دانشمندان باکتری‌ها را به «پردازنده‌های زنده» برای رایانه‌ها تبدیل می‌کنند

دانشمندان در حال تبدیل باکتری‌ها به «پردازنده‌های زنده» هستند و مسیرهای جدیدی را برای محاسبات بیولوژیکی باز می‌کنند. این فناوری نویدبخش تغییر نحوه محاسبه، صرفه‌جویی در انرژی و گسترش کاربردهای آن در پزشکی و محیط زیست است.

دانشمندان در حال آزمایش باکتری‌ها برای تبدیل آنها به پردازنده‌های رایانه‌ای هستند.

دانشمندان در حال بررسی امکان تبدیل باکتری‌ها به «پردازنده‌های زنده» هستند، که مسیری جدید در حوزه محاسبات بیولوژیکی محسوب می‌شود. این فناوری به جای تکیه کامل بر تراشه‌های سیلیکونی، از خود حیات برای محاسبه، پردازش و واکنش به داده‌ها بهره می‌برد.

این یک گام مهم رو به جلو محسوب می‌شود که می‌تواند دورانی از محاسبات پایدارتر و کم‌مصرف‌تر را آغاز کند.

«پردازنده زنده» چگونه کار می‌کند؟

بر این اساس، روش سنتی که به برق و ترانزیستورها متکی است، به ستون دنیای مدرن تبدیل شده است. با این حال، یک جهت امیدوارکننده به تازگی پدیدار شده است که همان پردازنده زنده است. این فناوری به جای استفاده از مواد مصنوعی، از حیات باکتری‌ها برای پردازش اطلاعات بهره می‌برد و مفهوم کاملاً جدیدی از محاسبات را ارائه می‌دهد.

دانشمندان با قرار دادن قطعات DNA با طراحی خاص در باکتری‌ها، آنها را به "مدارهای منطقی بیولوژیکی" تبدیل کرده‌اند. وقتی سیگنال ورودی مانند وجود یک ماده شیمیایی به این باکتری‌ها داده می‌شود، آنها با درخشش یا انجام سایر تحولات بیولوژیکی پاسخ می‌دهند.

این واکنش‌ها معادل حالت‌های «روشن» یا «خاموش» در مدارهای الکترونیکی سنتی هستند و به باکتری‌ها اجازه می‌دهند محاسبات اولیه را انجام دهند.

اگرچه یک سلول باکتریایی قابلیت‌های محاسباتی محدودی دارد، اما وقتی میلیون‌ها باکتری به طور مشابه برنامه‌ریزی شده و همزمان عمل می‌کنند، یک شبکه پردازش اطلاعات غول‌پیکر تشکیل می‌دهند که مانند یک ابررایانه بیولوژیکی عمل می‌کند.

تفاوت کلیدی در اینجا این است که کل این پردازش اطلاعات انرژی الکتریکی مصرف نمی‌کند، بلکه کاملاً به واکنش‌های طبیعی حیات متکی است.

این مکانیسم منحصر به فرد به پردازنده‌های زنده چندین مزیت متمایز نسبت به تراشه‌های سیلیکونی می‌دهد. توانایی باکتری‌ها در تکثیر خود، امکان افزایش تعداد «پردازنده‌های» خودکار را بدون نیاز به تولید پرهزینه فراهم می‌کند. علاوه بر این، آنها انرژی بسیار کمی مصرف می‌کنند که عامل مهمی در روند به سمت محاسبات پایدار است.

به طور خاص، باکتری‌ها قادر به فعالیت در محیط‌های سختی هستند که تراشه‌های الکترونیکی نمی‌توانند، مانند درون بدن انسان، جایی که می‌توانند علائم اولیه بیماری را تشخیص داده و به سرعت پاسخ دهند.

با این پتانسیل‌های عظیم، انتظار می‌رود پردازنده‌های زنده نه تنها مکمل فناوری محاسبات باشند، بلکه علاوه بر تسلط تراشه‌های سیلیکونی برای دهه‌ها، مسیر کاملاً جدیدی را نیز برای آن باز کنند.

چالش‌ها و چشم‌اندازها در عصر محاسبات زیستی

با وجود وعده‌های داده شده، این فناوری هنوز با چالش‌های قابل توجهی روبرو است. واکنش‌های بیولوژیکی بسیار کندتر از پالس‌های الکترونیکی هستند و همین امر، رقابت با سرعت پردازش تراشه‌های سیلیکونی را دشوار می‌کند.

علاوه بر این، محیط زندگی باکتری‌ها همیشه در حال تغییر است و این امر کنترل و تضمین پایداری سیستم را دشوار می‌کند.

به همین دلیل است که بسیاری از کارشناسان معتقدند بعید است که «پردازنده‌های زنده» در آینده نزدیک به طور کامل جایگزین تراشه‌های سنتی شوند. در عوض، آنها به یک ابزار مکمل تبدیل می‌شوند که در مناطقی که رایانه‌های الکترونیکی نمی‌توانند کار کنند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

با نگاهی عمیق‌تر، این فناوری ترکیبی از زیست‌شناسی و فناوری دیجیتال را نشان می‌دهد که مفهوم محاسبات را فراتر از بردهای مدار و ترانزیستورها گسترش می‌دهد.

اگر تحقیقات به پیشرفت خود ادامه دهد، ممکن است دوران جدیدی از محاسبات زیستی پدیدار شود که در آن زندگی و فناوری با هم ادغام می‌شوند و راه‌حل‌های کم‌مصرف و سازگار با محیط زیست ارائه می‌دهند که هوش مصنوعی را به روشی کاملاً متفاوت گسترش می‌دهند.

کاربردهای بالقوه در پزشکی و زندگی

یکی از هیجان‌انگیزترین چشم‌اندازها برای «پردازشگرهای زنده» کاربردهای بالقوه آنها در پزشکی شخصی‌سازی‌شده است. باکتری‌های برنامه‌ریزی‌شده می‌توانند برای نظارت بر علائم بیماری وارد بدن شوند و هنگام تشخیص ناهنجاری‌ها، به‌طور خودکار واکنش نشان دهند.

برای مثال، یک باکتری «محاسباتی» می‌تواند تغییرات شیمیایی در خون را تشخیص دهد و یک واکنش هشداردهنده را تحریک کند یا حتی یک مولکول دارو را در زمان واقعی آزاد کند. این امر امکان مراقبت‌های بهداشتی پیشگیرانه را فراهم می‌کند، نه فقط تشخیص و درمان بیماری پس از ظهور علائم.

فراتر از پزشکی، محققان همچنین پیش‌بینی می‌کنند که این «پردازشگر زنده» می‌تواند در مدیریت زیست‌محیطی، مانند تشخیص آلودگی یا نظارت بر اکوسیستم‌های طبیعی، مورد استفاده قرار گیرد.

بازگشت به موضوع

توآن وی

منبع: https://tuoitre.vn/cac-nha-khoa-hoc-bien-vi-khuan-thanh-bo-xu-ly-song-cho-may-tinh-20250905110939843.htm